Modelos integrados de valoracin Integrated Assessment Models, IAMs

1
Modelación económica del cambio climático

• Modelos integrados de valoración (Integrated
  Assessment Models, IAMs)
• Elieza Meneses Ruiz

2
Premisas

• La evidencia científica de que el cambio
  climático presenta riesgos globales muy serios y
  exige acciones globales urgentes, es aplastante.
• Resulta incuestionable que el cambio del clima
  amenaza los elementos básicos de vida para las
  personas la agricultura, la producción de
  alimentos, la salud, el uso de la tierra y el
  medio ambiente.
• Hay todavía tiempo para evitar los peores
  impactos del cambio climático, si se realizan
  acciones importantes a corto plazo. La mitigación
  del cambio climático puede ser vista como una
  inversión. Los costos de las acciones son
  significativos pero manejables el retraso sería
  peligroso y mucho más costoso. Se mencionan
  costos anuales de estabilización a 500550 ppm de
  CO2e del orden del 1 del Producto Interno Bruto
  (PIB) mundial para 2050.

3
Premisas (Cont)

• La magnitud de los impactos depende del valor
  absoluto de los efectos y de la velocidad de
  cambio con que estos ocurran. Se prevé que dichos
  impactos se acelerarán en la medida en que avance
  el calentamiento global. La adaptación al cambio
  climático es crucial para minimizar los impactos
  inevitables.
• La distribución de los impactos del cambio
  climático no es uniforme, pues los países más
  pobres sufrirán los mayores impactos y a más
  corto plazo. El crecimiento económico ha sido y
  continúa siendo determinante en el nivel de
  emisiones, pero existen opciones para reducirlas
  sin frenar el desarrollo. Deben trazarse
  políticas que motiven que estas acciones sean
  tomadas.
• Es imprescindible impulsar y sostener acciones de
  cooperación internacional que involucren a todos
  los países. Una mayor cooperación internacional
  para acelerar la innovación tecnológica y
  difundir sus resultados, reducirá los costos de
  mitigación.

4
Vías de análisis

• Técnicas desagregadas considerando los impactos
  físicos del cambio climático en la economía, la
  salud humana y el medio ambiente y examinando los
  costos de diferentes tecnologías y estrategias
  para reducir las emisiones GEI.
• Modelos económicos
• Modelos integrados de valoración (Integrated
  Assessment Models, IAMs) para valorar los
  impactos del cambio climático.
• Modelos macro-económicos que calculan los costos
  y efectos de la transición a sistemas de energía
  de bajo carbón para la economía como un todo.
• Comparaciones de los niveles actuales y
  trayectorias futuras de los costos de los
  impactos asociados con las emisiones de GEI vs
  los costos de su reducción.

5
Modelos Integrados de Valoración del Cambio
Climático

• Dada la complejidad del cambio climático, los
  tomadores de decisión requieren una síntesis
  coherente de todos los aspectos involucrados, que
  sólo puede ser ofrecida por una valoración
  integrada.
• La valoración integrada es un proceso
  interdisciplinario de combinación, interpretación
  y comunicación de conocimientos de diversas
  disciplinas científicas que permite de manera
  relativamente sencilla, evaluar el conjunto
  completo de interacciones causaefecto
  relacionados con un problema.
• Los MIVCC constituyen una herramienta útil y sus
  resultados recientes sugieren que los impactos
  pudieran resultar superiores a los que fueran
  estimados con anterioridad.
• Aunque el nivel de incertidumbre en las
  valoraciones es elevado, existen evidencias
  suficientes para dar crédito a los riesgos que
  implicaría no realizar acciones de mitigación.

6
Metodología Vías de Impacto
7
Externalidades asociada con las emisiones de GEI

• En cuanto son costos que no son pagados por los
  que emiten.
• Tiene características que lo distinguen de otras
  externalidades
• Es global en sus causas y consecuencias
• Los impactos son a largo plazo y persisten por
  mucho tiempo
• Las incertidumbres y los riesgos de los impactos
  económicos son la clave de las valoraciones

8
Modelos integrados de valoración

• PAGE2002
• Policy Analysis of the Greenhouse Effect 2002,
• Chris Hope, Universidad de Cambridge
• DICE y RICE
• Dynamic Integrated model of Climate and the
  Economy
• Regional dynamic Integrated model of Climate and
  the Economy,
• William Nordhaus, Universidad de Yale.
• FUND
• Climate Framework for Uncertainty, Negotiation
  and Distribution,
• Richard Tol, Universidad de Hamburg,

9
Agregación de los resultados

• Los resultados de cada modelo dependen
  grandemente de cómo se agregan los impactos por
  regiones, y en particular cómo se valoran los
  costos en las regiones pobres con respecto a las
  ricas.
• Si la agregación se hace sumando directamente los
  valores de ingresos o PIB, entonces los grandes
  impactos físicos en los países pobres son
  enmascarados por los pequeños impactos en los
  países ricos.
• Algunos de los modelos permiten que, al agregar
  los resultados, estos puedan ser ponderados por
  equidad o por bienestar.

10
Adaptación

• La adaptación al cambio climático reduce el costo
  del cambio climático.
• La claves del análisis radica en
• Que nivel de adaptación puede asumirse sin un
  estímulo político adicional (financiero, legal,
  etc.)?
• Cuanto cuesta la adaptación?, porque los costos
  de adaptación como tal son parte del costo del
  cambio climático
• Qué se lograría?
• Es difícil de comparar los modelos, porque cada
  uno trata la adaptación de una manera diferente.
  En general, los modelos asumen que los países
  hacen lo que pueden para adaptarse, sin un
  estímulo político extra.

11
El modelo PAGE2002Generalidades

• Usa la simulación de Monte Carlo para generar una
  distribución probable de los resultados en lugar
  de un valor puntual. Obtiene una distribución de
  probabilidad de la diferencia de la proyección de
  una línea base del PIB y los costos debidos al
  cambio climático (incluido los de adaptación).
• Evalúa como un todo, dos tipos de impactos los
  tangibles y los intangibles.
• El modelo permite la evaluación de los impactos
  provocados por eventos climáticos extremos para
  incrementos importantes de la temperatura.
• Utilizado en el Stern Review

12
El modelo PAGE2002Regiones, escala temporal,
contaminantes

• Considera 8 regiones geográficas Europa, Estados
  Unidos, Otras naciones OECD, África y Medio
  Oriente, China y Asia Central, India y Sudeste
  Asiático, Latinoamérica, Ex Unión Soviética y
  Europa del Este.
• 2000-2200, paso de tiempo variable.
• Contaminantes que incluye
• CO2
• CH4
• SF6

13
El modelo PAGE2002Datos de entrada
Los datos de entrada del modelo se conforman
fundamentalmente por datos del año base, tasas de
crecimiento y parámetros con incertidumbres,
generalmente específicos para cada contaminante y
región de análisis.
Se expresan como un rango de valores, obtenidos
en su mayoría a partir del Segundo Informe de
Evaluación del IPCC. Los resultados se generan a
partir de la selección de valores aleatorios que
se encuentran dentro de este rango valores.
14
El modelo PAGE2002Emisiones y concentraciones

• Emisiones naturales, antropogénicas, totales y
  acumuladas, a partir de los incrementos de
  temperatura, escenarios de emisiones
  antropogénicas por región, parámetro con
  incertidumbres obtenidos del ciclo del carbón,
  etc.
• Concentraciones estimadas a partir de las
  emisiones calculadas que permanecen en la
  atmósfera, la concentración preindustrial y los
  excesos de concentración en el año base.

15
El modelo PAGE2002Variables Climatológicas

• Calcula el forzamiento radiativo (FR) para los
  tres gases que considera y los aerosoles de
  sulfatos.
• La temperatura se calcula a partir de los FR.
• No calcula elevación del nivel del mar.

16
El modelo PAGE2002Impactos

• Impactos tangibles e intangibles, en ambos casos
  sin diferenciar sectores.
• Discontinuidades futuras o sucesos singulares a
  gran escala cuando la temperatura se eleva por
  encima de un nivel tolerable.
• Efectos de reforzamiento al cambio climático por
  alteración de la tasa de absorción de carbón por
  las plantas e incremento de las emisiones
  naturales de metano al derretirse el permafrost

17
El modelo PAGE2002Valoración económica

• Costos del daño Para los impactos económicos y
  no económicos ponderados por el de pérdida de
  PIB en cada región y sector como resultado de
  elevarse la temperatura 2,5 0C.
• Costos marginales Calculados a partir de la
  diferencia en los resultados entre dos
  escenarios, uno base y otro perturbado por la
  disminución de las emisiones en el año base,
  utilizando una tasa pura de preferencia de
  tiempo. Sólo es posible utilizar una tasa de
  descuento variable en el tiempo.
• Opciones de análisis Con y sin política de
  adaptación.

18
El modelo PAGE2002Valoración económica (Cont)

• Adaptación Calcula los costos de adaptación por
  región. Considera los incrementos de la tasa de
  cambio y del nivel tolerable de incremento de la
  temperatura como resultado de la adaptación. los
  costos de adaptación preventiva (prevención)
  basados en la reducción de emisiones con respecto
  al escenario BAU y los costos de prevención de la
  región de referencia.
• Agregación de resultados Descontados y agregados
  sin ponderar

19
El modelo RICEGeneralidades

• Evalúa impactos tangibles (en sectores de
  mercado) agricultura, silvicultura, consumo de
  energía y agua, construcción, pesca e
  intangibles (en sectores de nomercado)
  recreación al aire libre, zonas costeras,
  mortalidad por enfermedades relacionadas con el
  clima y la polución, y ecosistemas.
• Incluye las evaluaciones de los impactos de
  eventos climáticos extremos. Se obtiene que estos
  impactos tendrán un peso fundamental en los
  costos del cambio climático para altos niveles de
  calentamiento.
• Predice que el costo de cambio climático
  aumentará con una razón de cambio mayor que la
  temperatura media global, de modo que las
  pérdidas agregadas en el PIB global serán casi el
  doble cuando los aumentos de temperatura
  asciendan de 4C a 6C por encima de los niveles
  preindustriales.
• Utilizados sus resultados en el TIE del IPCC y en
  el Stern Review

20
El modelo RICERegiones, escala temporal,
contaminantes

• Considera 8 regiones geográficas, atendiendo a
  criterios de similitud en cuanto a las
  condiciones políticas o económicas.
• 19952335, con paso de 10 años.
• Contaminantes que incluyeSólo calcula el CO2
  proveniente de fuentes industriales. El CO2
  proveniente de cambios en el uso de la tierra y
  los otros GEI son considerados exógenos.

21
El modelo RICEEmisiones y concentraciones

• Calcula las emisiones de modo que satisfagan una
  condición de primer orden para la optimización de
  la producción (versión Excel) o las considera
  como variables de control (versión GAMS).
• Calcula las concentraciones de CO2 a partir de
  las emisiones usando un modelo de tres
  reservorios.

22
El modelo RICE Variables Climatológicas

• El FR es calculado por el programa para CO2
  industrial, con un término que engloba el FR de
  los otros GEI y el CO2 proveniente de cambios en
  el uso de la tierra
• La temperatura se calcula a partir de los FR.
• No calcula elevación del nivel del mar.

23
El modelo RICE Impactos

• Impactos tangibles la agricultura, elevación del
  nivel del mar (costos de tormentas, tierras
  inundadas y reubicación de asentamientos
  humanos), silvicultura, consumo de energía y
  agua, construcción, pesca, y actividades
  recreativas al aire libre).
• Impactos intangibles salud, impactos al confort
  no incluidos en el mercado, asentamientos humanos
  y ecosistemas en ambos casos sin diferenciar
  sectores.
• Calcula el daño por incremento de los eventos
  extremos (catástrofes) lineal con los incrementos
  de temperatura de hasta 3 C y potencial por
  encima de este límite.

24
El modelo RICE Valoración económica

• Costos del daño Para los impactos considerados,
  pero desagregados sólo en daños en los sectores
  económico y no económico
• Costos marginales Se calculan los costos
  marginales del incremento de la temperatura y a
  partir de estos los costos marginales por
  tonelada métrica de carbono, teniendo en cuenta
  la voluntad a pagar. Se considera que los costos
  marginales de mitigación serán iguales en
  aquellas regiones que enfrenten un mismo impuesto
  a las emisiones de carbono.
• Opciones de análisis Se pueden modelar los
  resultados de diferentes políticas.

25
El modelo RICE Valoración económica (Cont)

• Adaptación Considera que hay adaptación, en
  particular para la agricultura, pero esta no se
  modela explícitamente sino que se considera en la
  función de daño.
• Agregación de resultados Opciones sin
  ponderación, con ponderación proporcional a la
  población y/o producción.

26
El modelo FUNDGeneralidades

• FUND parte de un conjunto de escenarios exógenos
  y perturbaciones endógenas, específicas para las
  regiones consideradas.
• Evalúa impactos tangibles (en sectores de
  mercado) agricultura, silvicultura, consumo de
  energía y agua e intangibles (en sectores de
  nomercado) zonas costeras y ecosistemas, así
  como la mortalidad por enfermedades inducidas por
  vectores, diarrea, y cambios de temperatura. Los
  costos son ponderados usando diferentes esquemas
  de agregación. El tratamiento de incertidumbres
  se realiza aplicando el método de Monte Carlo
  (Tol Richard, 2003).
• El modelo obtiene que el incremento inicial de la
  temperatura pudiera producir beneficios netos
  globales. Como estos beneficios se producirán en
  los países ricos, el método de agregación
  utilizado entre las regiones resulta de
  importancia vital para estimar adecuadamente la
  magnitud del beneficio global.

27
El modelo FUNDRegiones, escala temporal,
contaminantes

• Considera 8 regiones geográficas
• 19502300, paso anual
• Contaminantes que incluye CO2, CH4, N2O, SF6 en
  desarrollo y considera emisiones de SO2 en el
  cálculo del forzamiento radiactivo

28
El modelo FUNDEmisiones y concentraciones

• Calcula emisiones antropogénicas con base en los
  datos anuales de población y el crecimiento
  económico, eficiencias energéticas y de carbón, y
  otros datos adicionales
• Calcula las concentraciones a partir de las
  emisiones.

29
El modelo FUNDVariables Climatológicas

• El FR es calculado por el programa para CO2, CH4,
  N2O y SO2.
• La temperatura se calcula a partir de los FR.
• Calcula elevación del nivel del mar en función
  del incremento de temperatura.

30
El modelo FUNDImpactos

• Impactos tangibles Agricultura, silvicultura,
  energía usada para refrigeración y climatización
  y calefacción, recursos hídricos, protección de
  las costas, tierras secas inundadas, arribo de
  inmigrantes.
• Impactos intangibles Mortalidad y morbilidad
  (salud), especies, terrenos pantanosos perdidos,
  migración por inundaciones.

31
El modelo FUNDValoración económica

• Costos de reducción de emisiones Son calculados
  por el programa y considerados en los resultados
  pero no aparecen directamente en los ficheros de
  salida
• Costos del daño Para los impactos considerados.
• Costos marginales Se calculan para 6 esquemas de
  descuento, con dos criterios de agregación
• Opciones de análisis Análisis CostoBeneficio y
  Análisis CostoEfectividad con y sin
  cooperación, Aversión al riesgo del cambio
  climático, Aversión a la inequidad, Uso de
  compensaciones, etc.

32
El modelo FUNDValoración económica (Cont)

• Adaptación Considera que algunos impactos
  dependen del impacto del año anterior.
  Considerada explícitamente en los impactos a la
  agricultura.
• Agregación de resultados Ponderación por
  ingresos y ponderación equitativa proporcional a
  la población e inversamente proporcional a los
  ingresos de las regiones con respecto a los del
  mundo.

33
Valoración Comparativa

• Los resultados de los modelos son bastante
  difíciles comparar, pero se pueden obtener
  conclusiones generales
• Hasta 2 3 C de calentamiento hay diferencias
  en cuanto a si el impacto global del cambio
  climático será positivos o negativo. Pero,
  incluso a estos niveles de calentamiento, está
  claro que cualquier beneficio es temporal y
  confinado a los países ricos, mientras los países
  pobres sufren costos significativos. Por ejemplo,
  FUND estima un costo para África de 4.1 del PIB
  para 2.5 C de calentamiento, muy cercano a lo
  obtenido por DICE de 3.9.
• Al aumentar la temperatura por encima de 2 3
  C, los modelos coinciden que se reducirá el
  consumo global. Sin embargo, discrepan en la
  magnitud de este costo, yendo de un fragmento muy
  pequeño de PIB global a 10 o más. También, en
  este rango los modelos están de acuerdo que los
  países del pobres sufrirán los costos más altos,
  aunque el modelo DICE prevé que con
  calentamientos de 6C, el costo estimado a Europa
  Occidental es elevado y solo superado por África.

34
(No Transcript)
35
Valoración Comparativa (Cont)

• El FUND obtiene que el incremento inicial de la
  temperatura pudiera producir beneficios netos
  globales. Como estos beneficios se producirán en
  los países ricos, el método de agregación
  utilizado entre las regiones resulta de
  importancia vital para estimar adecuadamente la
  magnitud del beneficio global. Si la agregación
  se realiza sin ponderar, los beneficios globales
  ascienden a alrededor del 2,5 del PIB global
  para un calentamiento de 0,5 C por encima del
  valor de temperatura correspondiente a la era
  preindustrial. En cambio, si los resultados son
  ponderados equitativamente de acuerdo con los
  ingresos per cápita y la población, los
  beneficios globales ascienden tan solo al 0,5
  del PIB global para el mismo incremento de 0,5C
  en la temperatura.

36
Valoración Comparativa (Cont)

• El modelo RICE obtuvo que para un calentamiento
  de 6C, los costos del cambio climático oscila
  entre 9 y 11 del PIB global, dependiendo de si
  los impactos regionales son agregados sin
  ponderar (límite inferior) o ponderados por
  población (límite superior).
• El modelo PAGE2002, evaluando dos escenarios de
  evolución del clima (base y alto), con dos
  posibles efectos de retroalimentación del clima y
  dos criterios en la evaluación de los costos,
  estimó para el 2200 aumentos de la temperatura
  hasta 7,4 C y 8,6 C para los escenarios base y
  alto del clima respectivamente. Los costos pueden
  ascender hasta 5 7 del PIB y 11 13 si se
  consideran o no los impactos intangibles.

37
Cambio ClimáticoOtros modelos de evaluación

• Modelos climáticos tridimensionales
  océanoatmósfera de gran complejidad que integran
  Modelos de Circulación General de la atmósfera,
  océanos, hielos marinos y procesos en la
  superficie terrestre que requieren recursos
  computacionales importantes, elevados tiempo de
  ejecución, volumen considerable de datos de
  entrada y salida del orden de los Gb.
• Modelos de complejidad intermedia, que describen
  mucho de los procesos implícitos en los complejos
  pero en una forma más simple, lo que permite
  simular largos períodos de tiempo a escala
  global.
• Modelos climáticos simples, con reducida
  complejidad cuyos resultados reflejan solamente
  medias globales de temperatura en superficie e
  incremento del nivel del mar.